CN1027042C

CN1027042C - 从含酸性气体的气体混合物中除去酸性气体的方法

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Publication number: CN1027042C
Application number: CN 90103803
Authority: CN
Inventors: 维·库·乔普拉; 斯·保·凯加
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1989-05-26
Filing date: 1990-05-25
Publication date: 1994-12-21
Anticipated expiration: 2005-05-25
Also published as: EP0399608A2; DE69011416T2; EP0399608A3; CN1048811A; RU2080908C1; CA1339890C; EP0399608B1; DE69011416D1

Abstract

从含酸性气体的气体混合物(m)中除去酸性气体的方法，该方法包括：使m与第一吸收剂(G)在吸收器(3)中接触产生经处理的气体(m₁)和载荷的第一吸收剂(G₁)，再生(20)G₁产生经再生的第一吸收剂(G₂)和富H₂S气体(m₂)，使m₁和辅助吸收剂(g)在吸收器(30)中接触以产生净化的气体和载荷的辅助吸收剂(g₁)，再生(50)g₁产生经再生的辅助吸收剂(g₂)供入辅助吸收器和m₂；将m₂供入硫回收设备(55)；还原(60)废气(m₃)中H₂S以外的硫化合物为H₂S以产生还原的废气(m₄)；在吸收器(65)中使m₄与G₂接触以产生无硫的气体和部分载荷的第一吸收剂(G₃)；将G₃送入(3)中用作G。

Description

本发明涉及从含酸性气体的气体混合物中除去酸性气体的方法，尤其是在高压下（大于10巴）从含10体积%以上硫化氢的气体混合物中除去酸性气体的方法。所说的气体混合物还可以含二氧化碳。

从含酸性气体的气体混合物中除去酸性气体的一种已知方法包括：在高压下在吸收器中使所说的气体混合物与吸收剂接触，以生产纯化的气体和载荷吸收剂，再生载荷的吸收剂以生产贫吸收剂和富硫化氢气体，其中再生载荷吸收剂包括在约大气压下用水蒸汽之类的惰性气体使所说的载荷吸收剂解吸的方法全部再生载荷的吸收剂。

如所说的富硫化氢的气体送入硫回收设备，在此设备中使硫化氢转化为元素硫，生成含硫化合物的废气，并且从所说的硫回收设备中除去元素硫。

在所说的硫回收设备中，按照所谓的克劳斯法（二次脱硫法）使硫化氢转化为元素硫，按照此方法使部分硫化氢在热段氧化为二氧化硫，并且使剩下的硫化氢和形成的二氧化硫间的反应在催化段进行。在这样的设备中，大约95质量%的硫化氢转化为元素硫，而其余的以例如二氧化硫等硫化合物形式随废气排出所说的硫回收设备。

为了从所说废气中除去各种硫化合物，已知方法还包括如下步骤：将所说废气中硫化氢之外的硫化合物还原成硫化氢，生产经还原的废气;使经还原的废气在接近大气压下于第二吸收器中与贫吸收剂接触，以产生无硫气体和载荷吸收剂;并且再生载荷吸收剂产生贫吸收剂和随后送入所说硫回收设备之中的富硫化氢气体。这些附加步骤有时叫作硫回收设备废气处理法或克劳斯废气处理法。

本发明目的在于提供一种方法，该方法可以用来处理具有不同酸性气体混合物，而且能容易地处理供给第一吸收器的、体积流速变化大的气体混合物。

本发明的另一目的在于提供一种进一步除去酸性气体的方法，即经净化的气体中硫化氢量必须低于10PPmv（按容积计百万分之一）。

因此，按照本发明从含酸性气体的气体混合物中除去酸性气体的方法包括下列步骤：

a）在第一吸收器中于高压下使所说气体混合物与第一吸收剂接触，生产经处理的气体和载荷的第一吸收剂，然后再生载荷的第一吸收剂产生经再生的第一吸收剂和富硫化氢的气体;

b）在辅助吸收器中使来自步骤a）的经处理的气体在高压下与辅助吸收剂接触，生产经净化的气体和载荷的辅助吸收剂，然后再生载荷的辅助吸收剂生产经再生的辅助吸收剂和富硫化氢的气体;

c）将来自步骤a）和步骤b）的富硫化氢气体送入硫回收设备，在其中使硫化氢转化为元素硫，产生含有硫化合物的废气，并且从所说的硫回收设备中除去元素硫;

d）将所说废气中硫化氢之外的硫化合物还原成硫化氢，以生产经还原的废气;

e）在第二吸收器中于接近大气压力下，使来自步骤d）的经还原气体与来自步骤a）经再生的第一吸收剂接触，以生产无硫气体和部分载荷的第一吸收剂;以及

f）将部分载荷的第一吸收剂供入第一吸收器，用于步骤a）的接触操作中。

使含酸性气体的气体混合物在两个分开的阶段进行接触便于更活的操作，因为大部分酸性气体在第一吸收器中除去，而进一步除去酸性气体在辅助吸收器中完成;若气体混合物的供给速度降低，或者气体混合物中酸性气体的含量减小，则可绕过所说的辅助吸收器。此外，“用过的吸收剂”可以用于作主处理（除去大部分酸性气体），所说的“用过的吸收剂”的极方便的来源是从第二吸收器中排出的吸收剂，在这种吸收剂中大部分含相当少的硫化氢量。

以下，参照表示本发明方法流程的附图，借助于实施例对本发明作更详细说明。

一种含有硫化氢和二氧化碳的天然气混合物通过导管1被送入第一吸收器3中。在此第一吸收器3中，所说的气体混合物在高压下，与通过导管4供入第一吸收器3的第一吸收剂逆流接触，以得到经处理的气体混合物和载荷的吸收剂。经处理的气体混合物通过导管6离开第一吸收器3，而且载荷的吸收剂通过导管9放出。与吸附有关的温度和压力分别为0～90℃和10～75巴。

载荷的吸收剂经过装有减压阀（未画出）的导管9。在减压下将吸收剂通入分离容器13中，气体由之解吸的载荷的吸收剂作为部分被再生的吸收剂经过导管14流出所说的分离容器13，而且解吸的气体在接触器15中与通过导管17供入的第一吸收剂接触以从所说气体中除去解吸的硫化氢。接触后，所说气体经过导管19离开接触器15。

被部分再生的吸收剂通过导管14送入再生器20中。在此再生器20中，利用在再沸器21中使部分所说吸收剂再沸得到的水蒸汽进行解吸处理，并且将受热的含水蒸汽流体通入所说再生器20的底部的方法，使所说的吸收剂全部得到再生。与再生吸收剂有关的温度和压力本身是公知的，而且与本发明无关。

富硫化氢的气体通过导管22离开所说的再生器。必要时通过部分冷凝所说气体（未画出）可以从气体中分离出冷凝液。

被处理过的气体混合物经过导管6进入辅助吸收器30中，在这里使所说气体与经过导管34供入到辅助吸收器30中的辅助吸收剂接触，得到经净化的气体混合物和载荷的辅助吸收剂。经净化的气体混合物经过导管36放出，而且载荷的辅助吸收剂经过导管39离开。与吸收有关的温度和压力分别为0～90℃和10～75巴。

载荷的辅助吸收剂通过装有减压阀（未画出）的导管39。减压下将吸收剂通入分离容器43中，从中解吸气体的辅助吸收剂，作为部分被再生的吸收剂通过导管44放出，并且使解吸的气体在接触器45中与经过导管47送入的辅助吸收剂接触，以便从所说气体中除去解吸的硫化氢。接触后，此气体经过导管49离开接触器45。

被部分再生的吸收剂经过导管44送入再生器50中。在再生器50中，所说的吸收剂得以全部再生，其方法是：利用于再沸器51中使部分吸收剂再沸得到的水蒸汽进行解吸处理，并且把被加热的含水蒸汽的流体通入再生器50的底部。与再生吸收剂采用的温度和压力本身是公知的，而且与本发明无关。

富硫化氢的气体经过导管52放出。必要时，对所说气体进行部分冷凝（未画出）可以从所说气体中分离冷凝液，而且经再生的辅助吸收剂经过导管53离开再生器50并通过导管34和47。

富硫化氢的气体经过导管22和52被送入硫回收设备55中。

在硫回收设备55中，按照以下两个反应生产元素硫：

2H₂S+3O₂2H₂O+2SO₂，和

4H₂S+2SO₂4H₂O+6S。

在适当催化剂存在下和在适当条件下（这些内容本身是已知的，而且与本发明无关），进行这两个反应。元素硫经过导管57离开硫回收设备，而设备废气经过导管58放出。由于此二反应是平衡反应，所以此设备废气含硫化氢和二氧化硫，此外还可以含有有机硫化合物。为了从此设备废气中除去硫化合物，所以要对这种气体作进一步处理。

为此，将所说的设备废气经过导管58送入还原反应器60中;在所说的还原反应器60中，于氢和/或一氧化碳等还原性气体存在下催化处理这种设备废气，以便将硫化氢以外的诸硫化合物（SO₂）转化为硫化氢，得到还原的废气。所用的催化剂和还原反应进行的条件本身是已知的，而且与本发明无关。

被还原的设备废气通过导管61进入第二吸收器65中，在此设备中硫化氢从所说废气中被选择性除去。在此第二吸收器65中，被还原的设备废气在大气压下与经过导管67供入第二吸收器65中的经再生的第一吸收剂逆流接触，以便得到经处理的气体和用过的第一吸收剂。经处理的气体通过导管69送出，而部分载荷的第一吸收剂通过导管70放出，将这种吸收剂送入导管17和4供第一吸收器使用。

能够被吸收剂吸收的硫化氢量，随硫化氢分压的增高而增大。因此，为了在低分压下除去一定量硫化氢所需的吸收剂量，比在高分压下除去同样量硫化氢所需的吸收剂量大。因为被还原的废气中硫化氢的分压很小，所以处理被还原的设备废气所需的第一吸收剂量应当大。

因此，在第一吸收器中使用这种部分载荷的吸收剂或“用过的吸收剂”，能减少循环使用的吸收剂量，由于再生载荷的吸收剂需要一定量热，而所需的热量与要在本发明方法中再生的吸收剂量成正比，所以再生这种吸收剂所需的热量也减少。

在图1所示的流程中，为了从气体混合物和解吸的气体中除去酸性气体使用全部部分载荷的第一吸收剂，但是如果供给第一吸收器1的气体混合物量减少，则可以将部分载荷的第一吸收剂中的一部分，直接供入所说的再生器20。

在本发明方法中，所说的第一吸收剂和辅助吸收剂是至少一种胺化合物的水溶液，而且所说的辅助吸收剂还可以含有环丁砜之类的物理吸收剂。作为第一吸收剂使用的胺化合物和辅助吸收剂用的胺化合物是伯胺（如一乙醇胺）或仲胺（如二异丙醇胺）。

在又一实施方案中，第一吸收剂是叔胺的（例如甲基二乙醇胺、三乙醇胺或二乙基-乙醇胺）水溶液，而辅助吸收剂是从伯胺（如一乙醇胺）和仲胺（如二异丙醇胺）中选出的至少一种胺化合物的水溶液。所说的辅助吸收剂还可以包含环丁砜等物理吸收剂。

所说的接触过程可以在备有塔板或填料塔中逆流进行，或者在填充塔中顺流进行。

Claims

1、一种从含酸性气体的气体混合物中除去酸性气体的方法，其中包括下列步骤：

a)在第一吸收器中，于高压下使所说的气体混合物与第一吸收剂接触，产生经处理的气体和载荷的第一吸收剂，然后再生载荷的第一吸收剂产生经再生的第一吸收剂和富硫化氢的气体；

b)在辅助吸收器中，于高压下使来自步骤a)的经处理的气体与辅助吸收剂接触，产生经净化的气体和载荷的辅助吸收剂，然后再生载荷的辅助吸收剂，以产生供入所说辅助吸收器的经再生的辅助吸收剂和富硫化氢气体；

c)将来自步骤a)和步骤b)的富硫化氢气体送入硫回收设备，使硫化氢转化为元素硫，同时产生含硫化合物的废气，然后从所说硫回收设备中除去元素硫；

d)将所说废气中除硫化氢之外的所说硫化合物还原，以产生经还原的废气；

e)在第二吸收器中，于接近大气压下使来自步骤d)的经还原的废气与来自步骤a)的经再生的第一吸收剂接触，以产生无硫气体和部分载荷的第一吸收剂；以及

f)将部分载荷的第一吸收剂送入所说的第一吸收器供步骤a)接触时使用。

2、按照权利要求1所述的方法，其中对载荷的第一吸收剂的再生包括：降低所说载荷的吸收剂中的压力并从所说吸收剂中分离解吸的气体，以便产生经半再生的吸收剂，随后再完全再生所说经半再生的吸收剂。

3、按照权利要求2中所述的方法，其中使所说的解吸气体与吸收剂接触。

4、按照权利要求1-3中任何一项所述的方法，其中对载荷的辅助吸收剂的再生包括减小所说的载荷的吸收剂中压力，并从所说吸收剂中分离解吸的气体，以产生经半再生的吸收剂，随后再完全再生所说的经半再生的吸收剂。

5、按照权利要求4中所述的方法，其中使所说的解吸气体与吸收剂接触。

6、按照权利要求1-3中任何一项所述的方法，其中所说的第一吸收剂和辅助吸收剂是至少一种胺化合物的水溶液。

7、按照权利要求6所述的方法，其中所说的辅助吸收剂还含有物理吸收剂。

8、按照权利要求6所述的方法，其中所说的胺化合物是伯胺或仲胺。

9、按照权利要求1-3中任何一项所述的方法，其中所述的第一吸收剂是叔胺水溶液，而且其中所说的辅助吸收剂是从伯胺和仲胺中选出的至少一种胺化合物的水溶液。

10、按照权利要求9所述的方法，其中所说的辅助吸收剂还含有物理吸收剂。